上海交大马铃薯工程技术中心为国家马铃薯主食化战略再添助力

发布时间:2018-10-16  阅读次数:558

       打造马铃薯主食化新产品,重新定义南方特色美食

       谷香扑鼻的花卷馒头、爽滑劲道的面条、蓬松酥脆的油条、柔软绵弹的面包、入口即化的曲奇、健康美味的月饼、细腻绵软的蛋糕、薯香四溢的发酵饮品……令人意想不到的是,这些丰富多样、琳琅满目的南方特色美食,均是以马铃薯为原料制成的主食化新产品。这些马铃薯主食化产品,则是由上海交通大学马铃薯工程技术中心及其企业合作伙伴,对接国家马铃薯主食化战略,通过不断实践、共同创新、因地制宜打造而成的系列成果。

具有南方特色的马铃薯主食化产品

       上海交通大学马铃薯工程技术中心拥有一支由王正武教授领衔组建的、专门从事薯类及杂粮主食化为特色的现代食品加工研究团队,在薯类淀粉和功能因子性质、加工、保鲜与储藏的基础理论及产业化领域有丰富的研究经验。2015年以来,中心积极承担上海市马铃薯主食化的技术支撑工作,并取得了重大进展。

       王正武教授告诉记者,在上海市农委、上海市科委的支持下,他与上海市马铃薯产业联盟企业、其他相关科研单位一起,带领团队成员共同开发出了一条健康的、本土化的马铃薯主食化新路径,使得马铃薯全粉、马铃薯泥、马铃薯淀粉等马铃薯原料,能够以灵活多样的形式添加到中国老百姓喜闻乐见的各类主食化产品中,并解决了马铃薯主食化开发中的食品质构劣变、风味不佳、产品成型困难、加工方式陈旧、产品易掺假或营养功能性差等技术难题,为中国老百姓真正打造出了一款款充满中国食品特色、接地气的马铃薯美食。

上海交通大学对接上海市农委马铃薯主食化工作

 

       马铃薯化主食产品引领我国第三次膳食营养结构升级

       马铃薯俗称“洋山芋、山药蛋”等,在欧洲,马铃薯一直作为主粮消费,素有“第二面包”的美称。联合国粮农组织也早已将其列为世界第四大粮食作物,并有营养学家将其美称为“地下苹果”。马铃薯营养组成丰富,富含人体必需的碳水化合物、蛋白质、维生素、膳食纤维等全部七大类营养物质,且富含膳食纤维、花青素、钾元素等物质。与传统三大主粮相比,马铃薯作为主粮有其独特的优势:具有低热量、低脂肪的特点,且食用后饱腹感强,因此具有减肥的功效;含有大量膳食纤维,能使机体加快代谢,防止便秘;花青素含量高,具有抗癌功能;富含钾元素,具有降血压作用等。因此,马铃薯部分代替传统主粮可促进均衡营养和健康消费,已然成为我国人民第三次膳食营养结构升级不可忽视的一种重要农产品。

       目前中国马铃薯产量已居世界第一位,但是马铃薯人均食用量低于世界平均水平。王正武教授领衔的研究团队认为,马铃薯在我国主要作为鲜食蔬菜直接食用,存在加工利用率明显不足的问题;市场上缺乏符合中国饮食文化的主食产品和相关的加工技术;同时也缺乏引导马铃薯主食消费的社会环境和条件。因此,他建议树立“营养指导消费、消费引导生产”的理念,利用上海市在人才、科技创新以及经济等方面的领先优势,加快研发一批适合长三角地区消费者口味的马铃薯主食产品,形成一批成熟的加工技术并开发配套生产装备,带动全国范围内的马铃薯主食产品开发及产业升级,并实现由马铃薯原料生产向加工产品生产、由副食消费向主食消费、由温饱型消费向营养健康型消费的重大转变。

马铃薯营养组成特性

 

       屡屡突破关键技术,助推研发马铃薯主食化产品

       在将马铃薯加工成适合国人消费习惯的馒头、面条、米粉等主食产品或者面包、春卷、汤圆、糕点、饮品等南方特色食品研发过程,王正武教授技术团队经过不断尝试和探索,发现马铃薯主食化加工存在以下几方面技术难题需要攻克:

       (1)马铃薯全粉蛋白质含量较低,缺少面筋蛋白质,因此形成不了有效的面筋网络结构,难以单独成型,且面团醒发难、粘度大、加工的面条易断条、不耐煮、易开裂等,因此马铃薯全粉在传统面制品中加工适宜性差,在将马铃薯取代小麦面粉的工艺过程需要大量进行配方优化和工艺方法改进;

       (2)马铃薯主要成分是淀粉,淀粉类主食在储藏中会发生老化现象,加工产品品质在储藏过程尤其是在冷藏过程会出现硬度增加、咀嚼性下降,组织紧密且易碎断、掉渣等品质变化,影响加工产品食用品质;

       (3)马铃薯全粉加工过程容易产生陈腐的不良风味或酸涩口感,同时干燥处理过程中马铃薯天然风味基本消失,对加工产品风味调控产生很大的影响;

       (4)马铃薯全粉没有特有的薯类风味,同时由于小麦面粉价格仅为马铃薯粉1/3,因此在主食化推广中容易发生掺假问题,需要市场从技术层面进行监管。

       为了攻克上述技术难题,王正武教授技术团队经过近两年的技术攻关,通过应用现代食品加工技术与生物技术手段进行创新,在关键技术上取得较好突破:

       (1)生物发酵技术改性马铃薯原料,提高其在面制品中加工性能

       以张建华副研究员负责组成的攻坚小组,从全国5个省市采集了7个老面及酒曲样品,从中筛选出适合改性马铃薯全粉的高产淀粉酶菌株,通过研究发现发酵可有效降低马铃薯全粉的粘性,并能有效提高马铃薯淀粉中直链淀粉含量,改变糊化特性。用发酵改性后的马铃薯全粉用于馒头与面条的加工,添加量可以分别达到25%与30%,且口感与普通的小麦粉馒头和面条基本一致。

       (2)应用现代加工调控技术,改善制品抗老化性能与提升风味品质

       以吴金鸿副研究员负责组成的攻坚小组,将马铃薯馒头开发与冷冻面团技术相结合,并结合食用抗冻剂、食用胶、食用乳化剂及变性淀粉等可以抑制淀粉制品老化的品质改良剂筛选和配方优化,通过发酵特性、质构特性、制品水分迁移特性的分析和探讨,研制出马铃薯添加量达到20%的马铃薯速冻馒头产品。相关成果在第一届国际粮油食品科学与技术发展论坛暨粮油全产业链助力“健康中国”战略研讨会海报评选中获得三等奖。同时,课题组应用食品风味分析技术,解析了紫马铃薯特有风味组成,并通过风味调配技术,开发了一种具有自主知识产权的具有甜薯风味的调配型紫马铃薯香精,应用于马铃薯加工产品调控产品风味,增强产品的消费可接受度。

       (3)建立马铃薯小麦混粉特性评价技术,指导主食化产品配方粉开发

       由钟宇、岳进等副教授负责的攻坚小组,全面分析了不同来源(黑龙江、云南、陕西)、不同品种的马铃薯粉(全粉、雪花粉、紫马铃薯粉)与小麦粉(低筋粉、中筋粉)的营养品质、加工特性、糊化及回生热力学,为后续马铃薯包子、饺子、小笼、生煎、馄饨、烧麦等主食化产品配方设计和优化提供理论指导。研究表明马铃薯粉能够提高小麦粉的吸水能力及抗老化性,但降低了粉体的粘度与亮度、加剧凝沉。

       (4)开发新型马铃薯粉高效干燥技术,研制功能性马铃薯主食化产品

       邓云和焦顺山副教授负责的攻坚小组,开发了马铃薯粉和紫马铃薯粉的高效射流冲击干燥技术,在提高干燥效率的同时还可以更好的保持马铃薯粉的品质,尤其是紫马铃薯粉中的一些活性成分,为后续马铃薯主食化产品的开发奠定基础。此外,以马铃薯粉为原料,添加糯米粉、玉米淀粉等,研制出一种功能性马铃薯主食化产品——马铃薯汤圆,其马铃薯全粉添加量可达30%,制成的汤圆不仅外观、口感、风味俱佳,还能改善传统糯米汤圆营养价值低且不易消化的缺点。

       (5)建立新型快速检测马铃薯添加量方法,助推主食化市场有效监管

       以赵大云副教授负责组成的攻坚小组,将气相色谱-燃烧炉-同位素比质谱法应用于马铃薯主食产品添加量检测,通过检测条件优化和检测数据的统计处理分析,建立了一套可快速分析测定马铃薯添加量的方法。(在馒头和面条产品中,马铃薯粉添加量0-30%范围类,原始判别和交叉验证的正确率均为100%)

       除了以上技术突破,在中心其他技术骨干的共同努力下,共同开发了近40个具有鲜明上海特色的产品,并进行品尝评价,包括生鲜面 、乌冬面、馒头、年糕、花卷、发糕、肉/菜包子、蒸饺、汤团、慕斯、泡芙、芝士蛋糕、抹茶蛋糕、雪月饼、绿豆糕、酥饼类、清明果、铜锣烧、马铃薯面包、粗粮饮料等,申请了20多项发明专利。相关的产品和技术近两年来在农业部马铃薯主食展、上海市农产品新春大联展、2018年国际淀粉展、交大文化美食节、市民体验行等公众平台频频亮相,受到广泛关注,得到了农业部、上海市农委和社会各界的充分肯定。同时由盛漪副教授负责的上海市科委马铃薯主食化宣传项目报道小组近期将会陆续推出相关成果报道,进一步向社会公众宣传马铃薯主食化国家战略和交大团队的科技工作。

       放眼未来 开辟马铃薯主食化科技新高地

       马铃薯主食化研发工作的持续推进,让王正武教授团队对于产品的加工能力从初级加工迈向了精深加工。未来团队将通过生物工程技术、分子生物技术及发酵工程等现代科技手段,持续改良马铃薯种薯的质量与产量、改善马铃薯相关产品的风味与口感。使之具有更为良好的加工性能。

       另外,随着马铃薯主食化产品的市场快速推广,还需要对传统制造业及现有设备进行改造或升级。马铃薯添加量的界定与检测标准、,产品相关的质量评价体系和标准都亟待建立和完善。

       对马铃薯所蕴含的天然植物成分和功能因子的深入研究,也将会是未来的研究热点。 马铃薯中减肥、抗氧化、抗癌等生物活性成份的提取、分析与鉴定,通过细胞学及生物模型验证等手段评价功能作用及机制,同时降解和去除龙葵素等危害物质,将为消费者研发更加健康安全的马铃薯功能食品。

       最后,王正武教授技术团队还将致力于利用现代加工技术、现代储运与物流技术、现代包装技术,深入研究马铃薯及相关产品的采后生理及包装储运,提高储藏效率与安全性、延长产品质量保证的货架寿命,将更营养、更安全的食品推向市场。用科技助力马铃薯主食化战略推广工作。

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